100 років цю металорганічну молекулу вважали неможливою: виявилося, що це не так

Похідне металорганічної сполуки фероцен має 20 валентних електронів у стабільній конфігурації, як показало нове дослідження вчених. Це спростовує існуюче протягом останніх 100 років припущення, згідно з яким максимальне число валентних електронів становить 18. Фероцен — це сполука, яку використовують у нафтовій промисловості, у створенні поліетилену і в синтезі деяких медичних препаратів. Фероцен є стабільною, помаранчевою кристалічною речовиною, яка не розчиняється у воді, але добре розчиняється в органічних розчинниках. Нове досягнення вчених відкриває можливості для незвичайної хімії. Дослідження опубліковано в журналі Nature Communications, пише IFLScienсe.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Поєднання заліза і молекул на основі вуглецю відкриває багато можливостей для незвичайної хімії. Одним із класів таких металорганічних сполук є металоцени, в яких органічні кільця розташовані по обидва боки від атома заліза. Фероцен (Fe(C5H5)2) — це перший металоцен і його було виявлено 1951 року. Його створення вважається початком сучасної металоорганічної хімії, але, схоже, вченим ще багато чого належить про нього дізнатися.

Фероцен зазвичай має 18 валентних електронів (тих, які можуть брати участь в утворенні хімічних зв'язків), і, за словами вчених, це частина закономірності, вперше виявленої 30 років тому. Багато металорганічних сполук найбільш стабільні, коли оточені 18 валентними електронами. Це хімічне правило, на якому ґрунтується багато ключових відкриттів у галузі каталізу і матеріалознавства.

Справді, очікування того, що певні молекули матимуть 18 валентних електронів, настільки корисне для хіміків, які прагнуть передбачити молекулярну структуру, що воно сприяло отриманню трьох Нобелівських премій.

Але той факт, що 18 електронів є золотою серединою, не означає, що альтернатив немає. Деякі 16-електронні сполуки стабільні, а парамагнітний нікелоцен має 20 валентних електронів. Список винятків із цього правила розширився після того, як учені створили 20-електронне похідне фероцену, використовуючи залізо-азотний зв'язок.

За словами вчених, два додаткові валентні електрони індукували незвичайну окислювально-відновну властивість, яка відкриває можливості для майбутніх застосувань.

Фероцен і його похідні використовуються в реакціях з перенесенням електронів (окислювально-відновні реакції) як у ролі каталізатора, так і реагента, і застосовуються в найрізноманітніших галузях, як-от сонячні панелі та медичні препарати. Але колишній вузький діапазон ступенів окислення фероцену обмежував коло реакцій, які він може ініціювати. Це відкриття має змінити ситуацію.

19-електронне похідне фероцену було отримано раніше, але тільки з використанням потужного відновника. Виявилося, що для отримання 20-електронного фероцену потрібен менш екстремальний підхід. Коли атом азоту зв'язується з атомом заліза в центрі фероцену, два електрони відриваються від заліза, готові до зв'язування з іншими молекулами.

Як уже писав Фокус, вчені виявили новий термостійкий матеріал. Вчені підтвердили існування матеріалу з гібридними теплопровідними властивостями кристалів і скла.

Також Фокус писав про те, що схоже ми живемо в гігантській порожнечі. На це вказує "звук" раннього Всесвіту. Астрономи пропонують чергове рішення однієї з головних загадок Всесвіту: значення швидкості розширення космосу в ранні епохи Всесвіту і в сучасній його історії різняться. Вчені вважають, що це можна пояснити тим, що наша галактика Чумацький Шлях перебуває в гігантській порожнечі.